机械工程材料第3版答案

上海理工大学

第一章 金属材料的力学性能

1、在测定强度上ζs和ζ0.2有什么不同？

答：ζs用于测定有明显屈服现象的材料，ζ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。

2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？

答：试样单位截面上的拉力称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。

试样单位长度上的伸长量称为应变，用符号ε表示，应变没有单位。

3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？

若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？

答： ζb点发生缩颈现象，k点发生断裂。

若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑

形性变，而是没有产生明显的塑性变形。

4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？

答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。

5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？

答：（1）屈服强度。因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。

（2）抗拉强度。因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形

要求不严格的零件。

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？采用何种材料为宜？材料的E值愈大，

其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？

答：应根据弹性模量选择材料。要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。

金属材料弹性模量的大小，主要取决于原子间结合力（键力）的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的能力，与其内部组织有密切关系。两者无直接关系。故题中说法不对。

7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？ 答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。

其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值HB小于450的毛坯材料。

洛氏硬度法应用于一般淬火件、调质件。

维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。

采用不同方法测定出的硬度值不能直接比较，但可以通过经验公式换算成同一硬度后，再进行比较。

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8、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。下列情况应采用哪种硬

度法测定其硬度？

答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度

较洛氏硬度法高。

（2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品、小件检验。

（3）应用：硬度值HB小于450的毛坯材料。

洛氏硬度法：（1）优点：设备简单，测试简单、迅速，并不损坏被测零件。

（2）缺点：测得的硬度值重复性较差，对组织偏析材料尤为明显。

（3）应用：一般淬火件，调质件。

库存钢材—布氏硬度 ； 锻件—布氏硬度 ； 锉刀—布氏硬度

台虎钳钳口—洛氏硬度 ； 硬质合金刀头—洛氏硬度 黄铜轴套 ——布氏硬度 供应状态的各种碳钢钢材——布氏硬度 硬质合金刀片——洛氏硬度

9、疲劳破坏是怎样形成的？提高零件疲劳寿命的方法有哪些？为什么表面粗糙和零件尺寸 增大能使材料的疲劳强度值减小？为什么疲劳断裂对机械零件潜在着很大的危险性？交变应力和重复应力区别何在？

答：由于材料表面或内部有缺陷，这些缺陷处的局部应力大于屈服强度，从而产生局部塑性变形而断裂。这些微裂纹随应力循环次数的增加而逐渐扩展，使承载的有效面积减少，以致不能承受所加载荷而突然断裂。

提高疲劳寿命的方法，就是消除或减少疲劳源及延缓疲劳裂纹的扩展。一般在结构上避免应力集中；制定合理的工艺；使材料得到韧性组织，减少内部缺陷；降低表面粗糙度，避免表面不划伤、腐蚀；强化表面，在材料表面形成压应力。

表面粗糙易形成疲劳源。零件尺寸增大，其内部组织不易均匀，也易存在夹杂物等各种缺陷，这些易形成疲劳源，并加快疲劳裂纹的扩展。

因为材料在受到远低于屈服应力的外力作用下，在没有明显塑性变形的条件下，产生的突然断裂，属低应力脆断。

重复应力曲线图

12、试画出疲劳曲线，并说明疲劳曲线所表示的含义。

答：

疲劳曲线表明，金属材料承受的交变应力越大，则材料断裂时应力循环次数越少。反之，应力循环次数越大。